CN101591522B - 改性玉米蛋白胶粘剂及环境友好型刨花板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及胶粘剂与人造板领域，旨在提供一种环境友好型生物胶粘剂及刨花板的制备工艺。本发明中将玉米蛋白添加到改性试剂溶液中，使玉米蛋白的质量浓度为0.2～0.4kg/L，室温下搅拌1～2h，即得改性玉米蛋白胶粘剂。刨花板的制备包括：制取刨花、施胶、水分调节和热压工序。本发明采用改性玉米蛋白胶粘剂，能实现刨花板的无臭无毒清洁生产；所制得的刨花板无游离甲醛释放，在使用废弃后容易生物降解，符合环保要求，是一种环境友好型产品；所采用的玉米蛋白来源于淀粉湿法加工后的剩余物，来源广、可再生，能促进玉米蛋白的增值利用和林业加工剩余物的资源化利用；制备工艺简单，物理力学性能与三醛胶刨花板相当。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性玉米蛋白制备胶粘剂及刨花板工艺，尤其涉及一种环境友好型生物胶粘剂及刨花板的制备工艺，属于胶粘剂与人造板领域。
背景技术
以玉米为原料进行深加工的企业，如生产淀粉、淀粉糖、有机酸、氨基酸等产品的工厂，都会产生大量的下脚料。在这些下脚料中，大约可以分离出占原料质量5％～6％的玉米蛋白粉，其主要蛋白质为玉米醇溶蛋白。玉米醇溶蛋白具有独特的溶解性，它既不溶于水也不溶于无水醇类，但可溶解于60％～95％含水醇溶液中。由于玉米醇溶蛋白不溶于水且缺乏赖氨酸、色氨酸等人体必需氨基酸，还存在色泽和气味等一系列问题，其营养价值极低，因而较少应用于食品原料中，目前除少部分作为低价值饲料蛋白出售外，许多工厂甚至未作任何利用而自然排放，既浪费了宝贵的生物质资源，又造成了严重的环境污染。
刨花板与其他人造板相比，生产投资相对较少、能耗小、成本低、对木材原料的质量要求不高，其原料来源广泛，具有较好的物理力学性能，广泛应用于装修、家具、建材和厨具等行业。然而，目前广泛用于刨花板生产的三醛胶来源于不可再生的石油资源，在湿热环境下易长时间释放出游离甲醛，严重污染环境，并危害人类健康。随着原油价格的不断上涨和人们对安全意识和环保意识的日益增强，这一问题变得尤为突出。基于可再生资源的环境友好型刨花板的研究得到越来越多国家的重视。目前，针对玉米蛋白改性制备胶粘剂及刨花板的生产工艺研究几乎空白。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改性玉米蛋白制备胶粘剂及刨花板的方法，使用该方法能实现刨花板的无臭无毒清洁生产，获得一种无游离甲醛释放的环境友好型绿色板材，提高刨花板产品的质量档次，并促进玉米加工剩余物-玉米蛋白的增值利用和林业加工剩余物的资源化利用。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种改性玉米蛋白胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
1)通过下述任意一种方法配制改性试剂溶液：
A：将80～90体积份的乙醇与20～10体积份的水均匀混合制得乙醇溶液，然后将15～35体积份的二氯甲烷添加到85～65体积份的乙醇溶液中，搅拌均匀，获得改性试剂溶液；
B：将80～90体积份的乙醇与20～10体积份的水均匀混合制得乙醇溶液，将3～15体积份的油酸添加到97～85体积份的乙醇溶液中，搅拌均匀，获得改性试剂溶液；
C：将80～90体积份的乙醇与20～10体积份的水均匀混合制得乙醇溶液，将5～20体积份的丙三醇添加到95～80体积份的乙醇溶液中，搅拌均匀，获得改性试剂溶液；
2)调制改性玉米蛋白胶粘剂：
将玉米蛋白添加到改性试剂溶液中，使玉米蛋白的质量浓度为0.2～0.4kg/L，室温下搅拌1～2h，即得改性玉米蛋白胶粘剂。
本发明还提供了一种前述改性玉米蛋白胶粘剂制备环境友好型刨花板的方法，包括以下步骤：
1)制取刨花：
自然风干的林业加工废弃物经锤片式粉碎机粉碎，分选、去除杂质和粉尘后获得刨花；
2)施胶：
将改性玉米蛋白胶粘剂与刨花均匀混合，改性玉米蛋白胶粘剂的固含量∶刨花的干物质与改性玉米蛋白胶粘剂的固含量的重量之和为13～18∶100；
3)水分调节：
使用水分调节设备，调节前一步骤所得混合物的含水率为15％～23％，得板坯；
4)热压：
将板坯预热3～8min，再热压成型，得刨花板。
作为一种改进，所述改性玉米蛋白胶粘剂的固含量∶刨花的干物质与改性玉米蛋白胶粘剂的固含量的重量之和为16∶100。
作为一种改进，所述刨花是木刨花或竹刨花，刨花的粒度为2～6mm。
作为一种改进，所述热压步骤的工艺参数为：温度160～190℃、压力5～9MPa、时间40～80s/mm。
作为一种改进，所述施胶中的混合方式为：利用压缩空气使滚筒内的刨花呈悬浮状态，将改性玉米蛋白胶粘剂以雾状均匀喷洒于刨花上；同时旋转滚筒，使改性玉米蛋白胶粘剂与刨花进一步均匀搅拌。
本发明中，改性玉米蛋白胶粘剂的固含量代表的是：改性玉米蛋白胶粘剂中玉米蛋白的含量。热压步骤的时间40～80s/mm代表的是：压制每mm厚度的刨花板需要40～80s的时间。
本发明的有益效果在于：
1、采用改性玉米蛋白胶粘剂，能实现刨花板的无臭无毒清洁生产。
2、所制得的刨花板无游离甲醛释放，在使用废弃后容易生物降解，符合环保要求，是一种环境友好型产品；
3、本发明所采用的玉米蛋白来源于淀粉湿法加工后的剩余物，来源广、可再生，能促进玉米蛋白的增值利用和林业加工剩余物的资源化利用；
4、制备工艺简单，物理力学性能与三醛胶刨花板相当。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进一步详细描述。
实施例1：
1)调胶：
首先按照每47.6L无水乙醇加8.4L水配成乙醇溶液，然后向乙醇溶液中加入24L二氯甲烷混合均匀得改性试剂溶液。将24kg玉米醇溶蛋白以20kg/h的添加速度边搅拌边添加到改性试剂溶液中，再在室温下用电动搅拌机搅拌2h，使所有的玉米醇溶蛋白溶解，搅拌均匀后即得改性玉米蛋白胶粘剂。
2)制取竹刨花：
选用自然风干的竹业加工废弃物(含水率为10.5％)，经锤片式粉碎机粉碎后分选，去除杂质和粉尘，控制所得的竹刨花的粒度为2～5mm。
3)施胶：
称取竹刨花156.4kg(干物质的量为140kg)，将其装入拌胶滚筒中，用压缩空气将滚筒内的竹刨花悬浮，通过胶泵使改性玉米蛋白胶粘剂以雾状均匀喷洒于刨花上；同时旋转滚筒，使改性玉米蛋白胶粘剂与刨花进一步均匀混合，即改性玉米蛋白胶粘剂的固含量/竹刨花的干物质与改性玉米蛋白胶粘剂的固含量的重量之和＝24/(24+140)＝14.6％。
4)水分调节：先通过水分调节设备调节步骤3)所得物的含水率至16％，得板坯；
5)热压：铺装板坯进行预热3min，再经过热压固化成型，设定刨花板厚度为8mm、密度为0.80g/cm3，控制热压工艺条件为：热压温度为170℃，压力5MPa，时间75s/mm；得竹刨花板。
实施例2：
1)调胶：
首先按照每61.88L无水乙醇加10.92L水配成乙醇溶液，然后向乙醇溶液中加入7.2L油酸混合均匀得改性试剂溶液。将24kg玉米醇溶蛋白以20kg/h的添加速度边搅拌边添加到改性试剂溶液中，再在室温下用电动搅拌机搅拌2h，使所有的玉米醇溶蛋白溶解，搅拌均匀后即得改性玉米蛋白胶粘剂。
2)制取竹刨花：
选用自然风干的竹业加工废弃物(含水率为10.5％)，经锤片式粉碎机粉碎后分选，去除杂质和粉尘，控制所得的竹刨花的粒度为2～5mm。
3)施胶：
称取竹刨花145.3kg(干物质的量为130kg)，将其装入拌胶滚筒中，用压缩空气将滚筒内的竹刨花悬浮，通过胶泵使改性玉米蛋白胶粘剂以雾状均匀喷洒于刨花上；同时旋转滚筒，使改性玉米蛋白胶粘剂与刨花进一步均匀混合，即改性玉米蛋白胶粘剂的固含量/竹刨花的干物质与改性玉米蛋白胶粘剂的固含量的重量之和＝24/(24+130)＝15.6％。
4)水分调节：先通过水分调节设备调节步骤3)所得物的含水率至16％，得板坯；
5)热压：铺装板坯进行预热5min，再经过热压固化成型，设定刨花板厚度为8mm、密度为0.80g/cm3，控制热压工艺条件为：热压温度为170℃，压力5MPa，时间75s/mm；得竹刨花板。
实施例3：
1)调胶：
首先按照每61.2L无水乙醇加10.8L水配成乙醇溶液，然后向乙醇溶液中加入8L丙三醇混合均匀得改性试剂溶液。将24kg玉米醇溶蛋白以20kg/h的添加速度边搅拌边添加到改性试剂溶液中，再在室温下用电动搅拌机搅拌2h，使所有的玉米醇溶蛋白溶解，搅拌均匀后即得改性玉米蛋白胶粘剂。
2)制取竹刨花：
选用自然风干的竹业加工废弃物(含水率为10.5％)，经锤片式粉碎机粉碎后分选，去除杂质和粉尘，控制所得的竹刨花的粒度为2～5mm。
3)施胶：
称取竹刨花156.4kg(干物质的量为140kg)，将其装入拌胶滚筒中，用压缩空气将滚筒内的竹刨花悬浮，通过胶泵使改性玉米蛋白胶粘剂以雾状均匀喷洒于刨花上；同时旋转滚筒，使改性玉米蛋白胶粘剂与刨花进一步均匀混合，即改性玉米蛋白胶粘剂的固含量/竹刨花的干物质与改性玉米蛋白胶粘剂的固含量的重量之和＝24/(24+140)＝14.6％。
4)水分调节：先通过水分调节设备调节步骤3)所得物的含水率至18％，得板坯；
5)热压：铺装板坯进行预热5min，再经过热压固化成型，设定刨花板厚度为8mm、密度为0.80g/cm3，控制热压工艺条件为：热压温度为180℃，压力7MPa，时间60s/mm；得竹刨花板。
对上述实施例进行刨花板的主要力学性能测定，测试结果如表1所示，表明静曲强度、内结合强度等指标均达到A类刨花板一等品国家标准。
表1：刨花板的物理力学性能测试结果
| 密度(g/cm3) | 静曲强度(MPa) | 内结合强度(MPa) | 游离甲醛释放量(mg/100g) | |
| 实施例1 | 0.80 | 29.98 | 0.93 | 0 |
| 实施例2 | 0.79 | 37.74 | 2.08 | 0 |
| 实施例3 | 0.81 | 46.30 | 2.14 | 0 |
| A类刨花板一等品国家标准 | 0.50-0.85 | ≥16.0 | ≥0.40 | ≤30 |
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种改性玉米蛋白胶粘剂的制备方法，包括以下步骤：
1)通过下述任意一种方法配制改性试剂溶液：
将80～90体积份的乙醇与20～10体积份的水均匀混合制得乙醇溶液，将3～15体积份的油酸添加到97～85体积份的乙醇溶液中，搅拌均匀，获得改性试剂溶液；或
将80～90体积份的乙醇与20～10体积份的水均匀混合制得乙醇溶液，将5～20体积份的丙三醇添加到95～80体积份的乙醇溶液中，搅拌均匀，获得改性试剂溶液；
2)调制改性玉米蛋白胶粘剂：
将玉米蛋白添加到改性试剂溶液中，使玉米蛋白的质量浓度为0.2～0.4kg/L，室温下搅拌1～2h，即得改性玉米蛋白胶粘剂。
2.一种利用权利要求1所述制备方法制得的改性玉米蛋白胶粘剂制备环境友好型刨花板的方法，包括以下步骤：
1)制取刨花：
自然风干的林业加工废弃物经锤片式粉碎机粉碎，分选、去除杂质和粉尘后获得刨花；
2)施胶：
将权利要求1中所述改性玉米蛋白胶粘剂与刨花均匀混合，改性玉米蛋白胶粘剂的固含量∶刨花的干物质与改性玉米蛋白胶粘剂的固含量的重量之和为13～18∶100；
3)水分调节：
使用水分调节设备，调节前一步骤所得混合物的含水率为15％～23％，得板坯；
4)热压：
将板坯预热3～8min，再热压成型，得刨花板。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述改性玉米蛋白胶粘剂的固含量∶刨花的干物质与改性玉米蛋白胶粘剂的固含量的重量之和为16∶100。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述刨花是木刨花或竹刨花，刨花的粒度为2～6mm。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热压步骤的工艺参数为：温度160～190℃、压力5～9MPa、时间40～80s/mm。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述施胶中的混合方式为：利用压缩空气使滚筒内的刨花呈悬浮状态，将改性玉米蛋白胶粘剂以雾状均匀喷洒于刨花上；同时旋转滚筒，使改性玉米蛋白胶粘剂与刨花进一步均匀搅拌。
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